¿Qué es un amplificador óptico semiconductor?

¿Qué es un?amplificador óptico semiconductor

Un amplificador óptico semiconductor es un tipo de amplificador óptico que utiliza un medio de ganancia semiconductor. Es similar a un diodo láser, en el que el espejo del extremo inferior se reemplaza por un revestimiento semirreflectante. La luz de la señal se transmite a través de una guía de onda monomodo semiconductora. La dimensión transversal de la guía de onda es de 1 a 2 micrómetros y su longitud es del orden de 0,5 a 2 mm. El modo de la guía de onda presenta una superposición significativa con la región activa (de amplificación), que es bombeada por la corriente. La corriente inyectada genera una cierta concentración de portadores en la banda de conducción, lo que permite la transición óptica de la banda de conducción a la banda de valencia. La ganancia máxima se produce cuando la energía del fotón es ligeramente superior a la energía de la banda prohibida. El amplificador óptico SOA se utiliza típicamente en sistemas de telecomunicaciones en forma de pigtails, con una longitud de onda operativa de alrededor de 1300 nm o 1500 nm, lo que proporciona aproximadamente 30 dB de ganancia.

ElAmplificador óptico semiconductor SOAEs un dispositivo de unión PN con una estructura de pozo cuántico de deformación. La polarización directa externa invierte el número de partículas dieléctricas. Tras la entrada de la luz de excitación externa, se genera radiación estimulada, lo que permite la amplificación de las señales ópticas. Los tres procesos de transferencia de energía mencionados anteriormente se dan enAmplificador óptico SOALa amplificación de señales ópticas se basa en la emisión estimulada. Los procesos de absorción y emisión estimuladas se dan simultáneamente. La absorción estimulada de la luz de bombeo puede utilizarse para acelerar la recuperación de portadores y, al mismo tiempo, el bombeo eléctrico puede enviar electrones a un nivel de energía alto (banda de conducción). Al amplificarse la radiación espontánea, se forma ruido de radiación espontánea amplificado. El amplificador óptico SOA se basa en chips semiconductores.

Los chips semiconductores se componen de semiconductores compuestos, como GaAs/AlGaAs, InP/AlGaAs, InP/InGaAsP e InP/InAlGaAs, etc. Estos también son los materiales para fabricar láseres semiconductores. El diseño de la guía de ondas de SOA es igual o similar al de los láseres. La diferencia radica en que los láseres necesitan formar una cavidad resonante alrededor del medio de ganancia para generar y mantener la oscilación de la señal óptica. La señal óptica se amplifica varias veces en la cavidad antes de emitirse.Amplificador SOA(Lo que analizamos aquí se limita a los amplificadores de ondas viajeras utilizados en la mayoría de las aplicaciones). La luz solo necesita atravesar el medio de ganancia una vez, y la reflexión hacia atrás es mínima. La estructura del amplificador SOA consta de tres áreas: Área P, Área I (capa activa o nodo) y Área N. La capa activa suele estar compuesta por pozos cuánticos, que pueden mejorar la eficiencia de conversión fotoeléctrica y reducir la corriente umbral.

Figura 1 Láser de fibra con SOA integrado para generar pulsos ópticos

Se aplica a la transferencia de canales

Los SOA no solo se aplican a la amplificación, sino también a las comunicaciones por fibra óptica, en aplicaciones basadas en procesos no lineales como la ganancia de saturación o la polarización cruzada de fase, que aprovechan la variación de la concentración de portadoras en el amplificador óptico SOA para obtener índices de refracción variables. Estos efectos se pueden aplicar a la transferencia de canal (conversión de longitud de onda), la conversión de formato de modulación, la recuperación de reloj, la regeneración de señal y el reconocimiento de patrones, entre otros, en sistemas de multiplexación por división de longitud de onda.

Con el avance de la tecnología de circuitos integrados optoelectrónicos y la reducción de los costos de fabricación, los campos de aplicación de los amplificadores ópticos semiconductores SOA como amplificadores básicos, dispositivos ópticos funcionales y componentes de subsistemas continuarán expandiéndose.